5分鐘了解\\核磁共振在心臟中的應(yīng)用
什么是心臟核磁?
心血管磁共振成像(CMR),俗稱心臟MRI,它是一種評估心血管系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)的一種非侵入式醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。它運用磁共振成像(MRI)基本原理,針對心血管系統(tǒng)成像的特殊困難,優(yōu)化現(xiàn)有的MRI成像技術(shù),使其具有臨床價值。優(yōu)化序列設(shè)計的重點主要在心電門控和快速成像技術(shù)兩方面。結(jié)合這些不同的技術(shù),組成的方案就能對心血管系統(tǒng)中的主要功能、形態(tài)和結(jié)構(gòu)等進行評估。
小動物CMR提供無創(chuàng)、高分辨率的關(guān)于心臟解剖、功能、心肌灌注和活性的信息,近年來已經(jīng)越來越多的地應(yīng)用于臨床。同時,利用MR對小型實驗動物,特別是小鼠進行心臟成像也進行了諸多的探索和應(yīng)用研究,特別是轉(zhuǎn)基因(transgenic)小鼠和基因敲除(knockout)小鼠可以用來進行心臟疾病的基因和分子生物學(xué)研究。但目前常規(guī)手段,包括超聲心動圖、組織切片、免疫組織化學(xué)、導(dǎo)管介入測量等都存在較明顯的不足,這就更為小鼠CMR成像帶來了廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻:張煥,范占明,馬曉海.實驗小鼠心臟磁共振成像技術(shù)進展[J].中國CT和MRI雜志,2014,12(02):102-104+108.
目前,1.5T或3T CMR對小鼠心臟模型的研究也逐漸開展起來。利用1.5T MRI對小鼠缺血/再灌注模型的研究,對小鼠的心肌梗死面積可以進行有效地評估,與高場強相 比,表現(xiàn)出更強的可行性與實用性。對于非灌注損傷心肌梗死的小 鼠模型,帶小動物線圈和梯度回波序列的臨床3T CMR生成的圖像有好的SNR,并且能準(zhǔn)確、迅速地評價心梗后長期的左心室重塑,包 括對射血分?jǐn)?shù)、舒張末期容積、收縮末期容積、左室重量等等相關(guān)數(shù)據(jù)進行測定。利用臨床3T CMR掃描儀對小鼠進行對比增強心肌灌注成像,為今后小鼠心臟模型能夠系統(tǒng)地研究各種心血管疾病提供了新的理念和方法。
在CMR掃描過程中,小鼠必須保持有效的麻醉狀態(tài)。有多種動物麻醉劑可供選擇,包括戊巴比妥 ,氯胺酮/甲苯噻嗪,地西泮和異氟醚等。但目前公認(rèn)的麻醉效果好,對心肌收縮力等心臟功能受影響最小的還是1.0%~1 .25% 氟醚的吸入麻醉。
在麻醉的狀態(tài)下,監(jiān)測與保持小鼠的體溫同樣至關(guān)重要,這是因為小鼠體表面積/體重比值要 比人大的多。小鼠的中心溫度要維持在37度左右,可以通過加熱毯或者通過熱空氣吹在動物身上完成。目前,可以使用CMR 兼容直腸探頭對小鼠的體溫進行監(jiān)測。另外,在MR掃描期間,可以利用專門CMR兼容系統(tǒng)和門控系統(tǒng)對小 鼠的心電圖和呼吸運動進行相關(guān)的監(jiān)測。
應(yīng)用案例一:
應(yīng)用 7. 0T 磁共振設(shè)備,心臟磁共振成像T1 mapping技術(shù)檢測2型糖尿病小鼠早期心肌纖維化的實驗研究,利用心臟電影圖像后處理測量和計算獲得心功能參數(shù)指標(biāo): EDV、ESV、EF 值、FS、EDAWT、EDPWT、ESAWT、ESPWT、AWT 和 PWT
圖:注射了 P. obesus 主動脈和心臟的 Hsp-70 Lf-PEG-ZF 納米復(fù)合造影劑的 T2 弛豫 MRI 掃描成像。a 六只 (n?=?5) 和 16? 個月大 (n?=?5) 大鼠注射 Hsp-70 Lf-PEG-ZF 納米復(fù)合造影劑。將 18 個月大的大鼠 (n?=?5) 作為對照。代表性圖像分別以橫向、矢狀和冠狀方向呈現(xiàn)。紅色、黃色和白色虛線分別勾勒出主動脈、腎臟和心臟的輪廓。脊髓也被標(biāo)記成白色。紅色箭頭代表主動脈弓區(qū)域的動脈粥樣硬化斑塊部位。b 入圍和放大的脂肪飽和 T2 弛豫矢狀位圖像顯示高強度位點特異性 MRI 對比度,這主要歸因于主動脈內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的破壞,可能是由于動脈粥樣硬化病理狀況,如內(nèi)皮剝脫、巨噬細胞和泡沫細胞截留、壞死和鈣化。高 MRI 對比度區(qū)域用紅色箭頭表示。PMID: 26775253
應(yīng)用案例三:
用于正電子發(fā)射斷層掃描的錳放射性示蹤劑的解剖學(xué)、功能和神經(jīng)元連接
圖:靜脈輸注 [51Mn]Mn2+(t1/2= 46 分鐘)后 40–60 分鐘的大鼠大鼠冠狀動脈 MIP 圖像中的全身 [51Mn]Mn2+PET 和 Mn2+MRI。[51Mn]Mn2+可在心臟、肝臟、腎臟和唾液腺中檢測到。大鼠分別靜脈輸注Mn2+和[51Mn]Mn2+后的bT1加權(quán)MRI圖像和cPET圖像,以及相應(yīng)的時間強度曲線(d , MRI) 和標(biāo)準(zhǔn)化攝取值 (SUV) 曲線 (e, PET)。值為平均值和 sd,MRI n = 4,PET n = 6。錳積累最高的是肝臟和腎臟,其次是心臟。對于 MRI 和 PET,通過尾靜脈注入錳 12 分鐘。PMID: 29396750
應(yīng)用案例四:
奈比洛爾通過減少轉(zhuǎn)基因 (mRen2) 大鼠的氧化應(yīng)激來改善舒張功能障礙和心肌重塑。
圖:使用電影 MRI 測量的左心室 (LV) 肥大和功能。A,研究期 24 至 26 周時心臟的四腔長軸、兩腔長軸和短軸的代表性圖像。B、LV 質(zhì)量/脛骨長度和 C、射血分?jǐn)?shù) (EF)、D、舒張末期容積 (EDV) 和 E、每搏輸出量 (SV)。(SpD 大鼠給予載體[SpD-VEH];自發(fā)性高血壓心力衰竭大鼠給予載體[SHHF-VEH],n = 8;自發(fā)性高血壓心力衰竭大鼠給予恩格列凈[SHHF-EMPA ], n = 10).PMID: 30225964
圖:奈必洛爾改善 Ren2 心臟的舒張舒張。A:柱狀圖顯示舒張舒張時間歸一化為實驗組的心率和初始充盈率。Sprague-Dawley (SD) 和 Ren2 大鼠被隨機分配到安慰劑組(SD-C 或 Ren2-C)或奈必洛爾治療組(SD-N 和 Ren2-N)。B:顯示舒張末期的代表性電影 MRI 圖像,收縮末期和舒張早期階段,分別由心動周期中總共 16 幀的幀 1、7 和 8-10 表示。中下圖顯示與 SD-C 組相比,Ren2-C 組舒張期延長。下圖顯示與 Ren2-C 組相比,Ren2-N 組舒張期舒張時間縮短,初始充盈率增加。C:Ren2-C 和 SD-C 組的平均左心室 (LV) 容積-時間曲線(上圖) ) 和 Ren2-N 和 Ren2-C 組(底部)。為清楚起見,使用平均 RR 間隔值。舒張充盈階段由箭頭指示。虛線的斜率表示每組的平均初始填充率。如圖所示,與 SD-C 組相比,Ren2-C 組的初始充盈率降低,并且在奈必洛爾治療后得到改善。比例尺 = 5 毫米。*與 SD-C 組相比,P<0.05;?與 Ren2-C 組相比,P<0.05。PMID: 22447938
應(yīng)用案例五:
以納米顆粒-抗生素輸送載體為靶點的骨感染部位可提高骨科植入物相關(guān)感染的治療效果。
圖:D6 和 UBI29-41 修飾的 Fe3O4 納米粒子 (NPs) 的體外和體內(nèi)骨和細菌雙重靶向功效。a) Fe3O4NPs 的體外骨靶向功效用 HA 結(jié)合試驗表征。b) 不同濃度FITC-Fe3O4納米粒子的FITC熒光強度校準(zhǔn)曲線。c, d) 體外細菌靶向 Fe3O4NPs 的功效用 FACS 表征。e)不同濃度的 Fe3O4NPs 的 T2 加權(quán) MRI 圖像及其顏色編碼圖像。f) 不同濃度的 Fe3O4NPs 的 T2 弛豫率。g) 30 分鐘后 Fe3O4NPs 靜脈給藥大鼠的 T2 加權(quán) MRI 圖像及其顏色編碼圖像。h) 受感染的大鼠左股骨感興趣區(qū)域 (ROI) 的 T2* 值的信號強度。i) 從大鼠中提取的股骨、心臟、肝臟、脾臟、肺和腎臟等組織中的鐵含量。 PMID: 35386313
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